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上周六參加了嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會的“MCU中國設(shè)計(jì)與中國應(yīng)用”主題討論會，傾聽了業(yè)內(nèi)專家的一席討論，回來又查閱了一些資料，把中國自主研發(fā)CPU的情況做一個(gè)回顧總結(jié)。寫作的過程也是學(xué)習(xí)的過程，有不當(dāng)?shù)牡胤秸埮笥褌冎刚Ｂ龑懀恢薄?br />
從用途看，處理器可分為服務(wù)器處理器、桌面（PC）處理器和嵌入式處理器。前兩種屬于通用處理器，開發(fā)難度最大，所以現(xiàn)今只有少數(shù)幾家公司能夠生產(chǎn)，而在市場上能夠成功的僅英特爾和AMD兩家。嵌入式處理器則針對各種具體應(yīng)用，并不一定追求極致性能，種類很多，生產(chǎn)廠商也較多。當(dāng)然，通用處理器廠商（如英特爾）現(xiàn)在也在進(jìn)軍嵌入式處理器領(lǐng)域，而嵌入式處理器廠商（如ARM）也想進(jìn)軍服務(wù)器市場。 通用處理器開發(fā)難度在于技術(shù)和生態(tài)環(huán)境。這兩方面對于中國自主CPU來說幾乎都是不可逾越的障礙。西方從上世紀(jì)六、七十年代就開始研發(fā)處理器，到現(xiàn)在已經(jīng)有大約半個(gè)世紀(jì)。關(guān)于CPU的技術(shù)，能想到的都想到了，能申請的專利都申請了。至于生態(tài)環(huán)境，自主CPU的境遇更糟。比如龍芯，我們假設(shè)它的功能很強(qiáng)大，但沒人（或很少人）熟悉他，沒有一只有規(guī)模的應(yīng)用程序開發(fā)團(tuán)隊(duì)，于是愿意使用的人就更少，如此惡性循環(huán)下去，離開政府的支持它很快就自生自滅了。 自主研發(fā)處理器可以分為幾個(gè)幾種類型。一是完全自主的知識產(chǎn)權(quán)，不獲得國外的授權(quán)。二是自主知識產(chǎn)權(quán)輔以國際公司的授權(quán)。三是以獲得授權(quán)為主，輔以自主研發(fā)。難度顯然是第一種最大，第三種最小。第一種的難度大到簡直不可行。比如龍芯，最初我們以為它是完全自主知識產(chǎn)權(quán)的，但后來它還是購買力MIPS的架構(gòu)授權(quán)。處理器不是什么新鮮事物，剛剛提到能申請的專利都申請了，你想繞過去幾乎是不可能的。這就像我國自主研發(fā)汽車發(fā)動機(jī)，西方已經(jīng)搞了那么多年，你不買他們的一些專利就沒辦法發(fā)展。 閑話少說，咱們從我國第一款CPU說起。 中國最早的處理器 - 方舟 中國最早的處理器當(dāng)屬方舟，2001年7月，方舟科技獨(dú)立研發(fā)出國內(nèi)首枚具有自主知識產(chǎn)權(quán)的32位實(shí)用化微處理器芯片。2003年5月，公司宣布“方舟2號”CPU實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。 2004年6月，方舟的ARCA-1處理器出現(xiàn)在中關(guān)村柜臺。這是國內(nèi)第一個(gè)0.25微米、32位的CPU產(chǎn)品。它集成了一個(gè)32位的Arca RISC處理器核心和大量的片上設(shè)備。片上存儲器和PCI控制器能直接與閃存、主存、PCI設(shè)備和其他I/O設(shè)備相聯(lián)；復(fù)位控制、中斷控制、DMA控制、定時(shí)器、看門狗時(shí)鐘和UART外圍模塊進(jìn)一步簡化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開銷。這顆ARCA-1處理器運(yùn)行頻率為166MHz。 然而，2004年后，方舟科技CEO李德磊宣布“放棄CPU”。自 2000年始到2003年止，國家相關(guān)部門以各種形式向方舟科技提供的資金支持近1億元。 方舟雖然消失了，但方舟的努力并沒有付諸東流。在方舟開發(fā)團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)上，一家新公司不久將要成立。如今，看來這家新的公司在商業(yè)上已經(jīng)取得了相當(dāng)?shù)某晒Γ褪牵?br /> 最有前途的國產(chǎn)CPU：北京君正XBurst 北京君正集成電路股份有限公司成立于2005年，總經(jīng)理劉強(qiáng)曾是方舟團(tuán)隊(duì)的核心成員。當(dāng)方舟解散時(shí)，劉強(qiáng)沒有放棄對處理器的信心，他認(rèn)為方舟的失敗并不是微處理器設(shè)計(jì)的失敗，而是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的失敗和產(chǎn)品定位的失策。方舟當(dāng)初僅僅解決了微處理器的設(shè)計(jì)問題，在系統(tǒng)軟件開發(fā)方面的薄弱才是導(dǎo)致方舟失敗的重心。 君正是由風(fēng)險(xiǎn)投資公司 - 盈富泰克創(chuàng)業(yè)投資有限公司支持下成立的。該公司目前持有君正18%的股份，是第三大股東。前兩大股東分別是 劉強(qiáng)（董事長/總經(jīng)理，持有30.15%）和李杰（董事，持有20%）。盈富泰克的官方網(wǎng)站顯示，該公司公司成立于2000年4月，由十家大型信息產(chǎn)業(yè)企業(yè)集團(tuán)出資設(shè)立，但沒有列出這十家公司的名稱。 北京君正的官方網(wǎng)站稱，它創(chuàng)造性地推出了獨(dú)特的32位微處理器技術(shù)XBurst。 XBurst技術(shù)采用了創(chuàng)新的微體系結(jié)構(gòu)，微處理器能夠在極低的功耗下高速發(fā)射指令，其主頻、多媒體性能、面積和功耗均領(lǐng)先于工業(yè)界現(xiàn)有的32位RISC 微處理器內(nèi)核。詳細(xì)信息參加http://www.ingenic.cn/product.aspx。 君正稱，基于XBurst CPU內(nèi)核的JZ47xx 系列微處理器芯片自2007年初以來已經(jīng)在教育電子、多媒體播放器、電子書、平板電腦等領(lǐng)域得到大量應(yīng)用，幾年的時(shí)間里出貨量超過2500萬顆。據(jù)稱是出貨量最大、應(yīng)用領(lǐng)域最廣的自主創(chuàng)新微處理器產(chǎn)品。 君正的發(fā)展模式應(yīng)當(dāng)屬于自主+授權(quán)類型。2010年1月4日，美國MIPS科技公司宣布，北京君正集成電路股份有限公司已經(jīng)正購買其MIPS32架構(gòu)授權(quán)服務(wù)，用于其移動設(shè)備SOC芯片開發(fā)，從而成為繼中國科院計(jì)算所后第二個(gè)接受MIPS架構(gòu)授權(quán)的中國企業(yè)。君正之所以購買MIPS的授權(quán)，看來是無法繞開MIPS的技術(shù)，與龍芯的做法基本類似。 聲勢最大的國產(chǎn)CPU：龍芯 媒體關(guān)于龍芯的報(bào)道太多了，這里不再描述。關(guān)于龍芯的評論也很多，褒貶不一。有業(yè)內(nèi)人士稱，從技術(shù)上講，龍芯與英特爾的差距仍然是巨大的。龍芯的用現(xiàn)代的半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)出與英特爾上一代產(chǎn)品相近性能的芯片，實(shí)在算不上什么先進(jìn)。另外，龍芯的生態(tài)環(huán)境非常狹小，這也限制了它的普及。實(shí)際上，我們就不應(yīng)該把龍芯與英特爾相比，因?yàn)榍罢呤且环N政府主導(dǎo)的非商業(yè)行為，而后者是公司主導(dǎo)的商業(yè)行為。在當(dāng)今市場經(jīng)濟(jì)的大環(huán)境下，龍芯的前途如何是可以預(yù)知的。 產(chǎn)、學(xué)、研、用相結(jié)合：真正自主的北大眾志Unicore 與高調(diào)的龍芯相比，北大眾志的確很低調(diào)。Unicore竟然是龍芯的先行者！ 親身經(jīng)歷：龍芯的先行者Unicore的夭折中，作者描述了unicore早期的研發(fā)情況。作者當(dāng)時(shí)也許不知道，Unicore不但沒有夭折，而且實(shí)現(xiàn)了一定程度的商業(yè)化。文中稱，“Unicore采取的是自主知識產(chǎn)權(quán)的指令集，主要框架借鑒了ARM的指令集，然后加入了一些自己的指令”。如果是這樣的話，北大眾志對Unicore的目標(biāo)應(yīng)用定位則有點(diǎn)擰巴。 能查到的關(guān)于北大眾志的最晚報(bào)道是今年年初《經(jīng)濟(jì)日報(bào)》的一篇“最面向低成本計(jì)算機(jī)系統(tǒng)CPU芯片及其產(chǎn)業(yè)化路徑”。我們知道，ARM相對與x86的最大優(yōu)勢在于低功耗。Unicore想必也是如此。如果單拼性能，誰也比不上x86。Unicore竟然不是面對嵌入式而是桌面應(yīng)用的確有些出乎意料。不過，考慮到桌面CPU更能引起公眾的關(guān)注，也就更容易獲得政府基金，那么這樣的做法就比較容易理解了。但如果事實(shí)真是如此的話，那的確是一種悲哀。 話說回來，即使Unicore在商業(yè)上不怎么成功，這個(gè)項(xiàng)目也還是有意義的。至少借助這個(gè)項(xiàng)目我們可以培養(yǎng)一大批專業(yè)人才。值。 采用SPARC開放架構(gòu)：時(shí)代民芯 北京時(shí)代民芯科技有限公司的名稱有點(diǎn)誤導(dǎo)性。這是一家隸屬中國航天的公司，業(yè)務(wù)以軍工產(chǎn)品為主。有人把中國廠商的目標(biāo)市場分為三類：國際市場、山寨/草根市場和政府壟斷市場。第一種公司參與國際市場的競爭，需要各方面非常強(qiáng)的實(shí)力；第二種以國內(nèi)小廠商為客戶，產(chǎn)品需要低成本、多功能和快速更新；第三種則以中國政府控制的市場為目標(biāo)，需要有一定的政府背景或關(guān)系，一般公司難以進(jìn)入。時(shí)代民芯面對的就是這個(gè)市場。軍工市場重視的是安全性，對成本則比較寬容。時(shí)代民芯的效益非常好，所以可以做到以軍品養(yǎng)民品。該公司的處理器采用開放的SPARC V8架構(gòu)，無需授權(quán)，并且根據(jù)自己的需要進(jìn)行指令集的擴(kuò)展。為營造自己的生態(tài)環(huán)境，時(shí)代民芯已經(jīng)主辦了兩屆基于該公司MXT8051和MXT5611產(chǎn)品的電子設(shè)計(jì)大賽。關(guān)于SPARC架構(gòu)，請參閱SPARC微處理器綜述。 生產(chǎn)ARM cortex-A9處理器：北京新岸線 新岸線原本是從事手機(jī)電視的廠商，2010年與ARM公司合作，生產(chǎn)40納米A9雙核芯片。2GHz 雙核Cortex-A9 MPCore計(jì)算機(jī)系統(tǒng)芯片NuSmart 2816針對平板電腦應(yīng)用。詳情參見新岸線：平板電腦處于戰(zhàn)國時(shí)代，誰將勝出？ 這類完全依靠授權(quán)的CPU不知算不算“中國芯”？不過可以肯定的是，新浪科技的這篇報(bào)道民企新岸線轉(zhuǎn)型推PC芯片 仿效龍芯再戰(zhàn)英特爾宣傳得有點(diǎn)過頭。 摩托羅拉M*Core的演變：國芯C*Core “目前采用C*Core技術(shù)的芯片產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到3000萬顆，連續(xù)5年保持著國產(chǎn)嵌入式CPU產(chǎn)業(yè)化的第一品牌和年均50%的業(yè)務(wù)營業(yè)額增長率，”蘇州國芯的官方網(wǎng)站如是說。顯然，蘇州國芯目前在商業(yè)上非常成功。不過有業(yè)內(nèi)人士指出，C*Core的應(yīng)用范圍比較狹窄，其出貨量主要集中在電視機(jī)頂盒上。C*Core的前身M*Core并不屬于主流架構(gòu)，C*Core的前途如何還需時(shí)間的驗(yàn)證。 真正可與英特爾產(chǎn)品相比的CPU：威盛x86 很多人容易犯這樣的政治錯(cuò)誤，即認(rèn)為“中國芯”必須由大陸廠商生產(chǎn)。而實(shí)際上，“中國芯”很早就已經(jīng)存在了。VIA當(dāng)初通過收購Cryix獲得了X86授權(quán)。雖然它的處理器市場份額遠(yuǎn)不及因特爾，但它仍然是少數(shù)幾個(gè)x86處理器生產(chǎn)廠商之一。本月中旬，威盛推出了首款四核64位處理器Nano QuadCore L4700，采用40nm工藝制造，主頻為1.2GHz，擁有4MB的二級緩存、1333 MHz V4總線，功耗27.5W。 亞洲的ARM：晶心 與威盛一樣，晶心科技也是一家臺灣廠商。與威盛相反的是，晶心為芯片制造商提供處理器IP授權(quán)，與風(fēng)頭正盛的ARM完全相同。與內(nèi)地的一些處理器廠商不同，晶心沒有政府資助或銷售渠道，也不追求短期的出貨量，而是在慢慢經(jīng)營自己的生態(tài)系統(tǒng)。有業(yè)內(nèi)人士稱，與處理器研發(fā)本身相比，生態(tài)系統(tǒng)是制約自主處理器發(fā)展的更大障礙。ARM公司經(jīng)營狀況之所以強(qiáng)于MIPS，不在于ARM處理器的性能比對手更好，而是因?yàn)槠溟_發(fā)工具、市場推廣等方面的工作做得更到位。從這方面來看，晶心似乎更有前途。該公司聲稱，他們的處理器性能不亞于ARM，其開發(fā)工具更好用，而且可以為中國客戶提供ARM無法比擬的技術(shù)支持。關(guān)于晶心的情況，請參閱“晶心科技：正在崛起的亞洲ARM？” 后記 經(jīng)過這一番盤點(diǎn)，我們還真盤點(diǎn)出不少“中國芯”。實(shí)際從事處理器研發(fā)的中國廠商應(yīng)該還不止這些。我們希望能夠從中產(chǎn)生真正有市場生命力的廠商，最終參與國際市場的競爭，而不像“漢芯”那樣為中國芯的名頭而急功近利，甚至弄虛作假。現(xiàn)實(shí)來看，海峽兩岸更緊密的合作也許能為“中國芯”找到更廣闊的發(fā)展空間。 |
